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双语神经机制的研究一直是神经影像学研究的热门领域。本文运用功能磁共振成像(Functional magnetic resonance imaging,fMRI)技术,结合传统单变量分析和多种多元分析对双语者语义加工的神经活动模式进行研究。本次研究中,我们招募了26名中英双语者,并采集受试者在完成中文和英文两种句子理解任务过程中的fMRI数据。单变量分析结果表明母语(L1)和第二语言(L2)任务均激活双侧枕叶皮质,双侧运动区,左侧中、下颞叶皮质,左侧顶叶皮层和双侧颞上回等区域。然而,直接对比两种语言的大脑活动信号并未发现显著激活的体素,表明基于单变量的分析,L1和L2之间的激活区域在组水平上没有显著差异。我们进一步进行了三种多元分析——多变量模式分析(multivariate pattern analysis,MVPA),表征相似性分析(Representational similarity analysis,RSA)以及基于功能连接模式的预测模型(Connectome-based predictive modeling,CPM),以从多个角度研究L1和L2神经活动的异同,以及大脑语义加工活动与第二语言学习的关系。MVPA从多体素模式的角度研究两种语言神经活动模式差异。RSA量化L1和L2处理之间神经活动模式的差异,进一步研究两种神经模式差异与L2习得年龄(age of acquisition,AoA)和熟练度的关系。CPM建立功能连接模型,用于预测L2熟练度等行为指标,并通过该模型从功能连接的角度研究与L2熟练程度关系最为密切的连接。在MVPA分析中,26名被试的中英文分类平均准确率为99%以上,对所有被试的中英文分类准确率为58.89%。MVPA的结果表明了两项任务的激活模式在多体素模式下存在着差异。在RSA分析中,被试L1与L2的神经活动模式在额中回、额下回、颞下回、枕叶皮层外侧脑区的差异与AoA呈负相关关系,而在额中回、颞下回与L2熟练度呈正相关关系。结果表明,L2习得年龄越早,熟练度越高,这些大脑区域中L1和L2之间的模式差异程度越高。这可能是由于随着AoA的增长,双语者可能倾向于使用成熟和稳定的L1语言神经系统来处理L2,而这种倾向程度导致了两种语言神经活动差异随着AoA和熟练程度的变化而变化。在CPM分析中,中、英文两项任务的功能连接存在着差异,但L2 AoA、熟练度的CPM预测值与测试值并没有显著的相关关系。总之,本次实验采用单变量分析和多元分析等研究方法对中英文双语大脑活动,从多种角度研究双语者两种语言的神经活动,揭示双语者中不同语言产生的神经活动在多元模式上的差异,以及活动模式差异与AoA和L2熟练度的关系。这些研究结果为揭示双语者语义加工的脑机制提供了新的证据,也为基于脑科学的双语教学带来启示。